製造人工關節的方法
2023-04-26 11:48:21
專利名稱：製造人工關節的方法
技術領域：
本發明涉及製造人工關節的方法，所述人工關節具有至少一個負載表面，特別是在一個或更多個方向上彎曲的負載表面，所述表面至少部分地由聚乙烯組成。聚乙烯特別是超高分子量聚乙烯(UHMWPE)是已知的，並且常用於人工或替換關節的製造。這種材料的生物惰性和高耐磨性使其非常適合應用在哺乳動物(特別是人類)體內。在人工關節(特別是其負載部分)中的應用是已知的。特別地，應用的例子是關節窩(jointsocket)的內側(當負載時與在其中運動的通常由金屬製成的關節球(jointball)接觸，)，作為人工膝、髖、肘、肩、腕、踝、趾和指關節的一部分。
合適的UHMWPE的特性粘度(IV，在135℃下對萘烷中的溶液測量)為4-40dl/g，優選12-30dl/g，或更優選15-25dl/g。優選地，UHMWPE是線性聚乙烯，其中每100個碳原子少於1個側鏈，優選每300個碳原子少於1個側鏈，側鏈或支鏈通常含有至少10個碳原子。線性聚乙烯還可包含至多5mol％的一種或更多種共單體，例如烯烴(例如丙烯、丁烯、戊烯、4-甲基戊烯或辛烯)。
UHMWPE可包含少量的較小基團作為側鏈，優選C1-C4烷基。在該情況下，UHMWPE優選包含甲基或乙基側鏈，更優選包含甲基側鏈。側鏈的數量優選每1000個碳原子0.2-10個，更優選0.3-5個。在本發明的方法中還可使用不同類型的UHMWPE的混合物，這些UHMWPE在特性粘度、分子量分布和/或側鏈數量方面存在差異。可通過機械方式或使用骨骼結合劑將人工關節的PE部件直接錨定至骨骼上，可選地存在另一種聚合物(例如PMMA)的中間層。從WO 00/59701可知製造所述部件的方法通過在高溫和高壓下壓制UHMWPE粉末以形成塊料，將該塊料機加工形成具有所需形狀的所述部件。
儘管UHMWPE的耐磨性高，但其在上述應用中的公知問題是由於多個聯動的關節部分沿彼此運動，導致在使用過程中釋放聚乙烯顆粒。特別地，尺寸為0.5-10μm的顆粒會引起人體內的生物反應，這會導致周圍骨骼的功能性損失以及機體的炎症反應。
本發明的目的是提供不具有或更小程度地具有所述缺點的方法。
根據本發明，此目的通過以下方法實現在至少0.05MPa的壓力以及120-165℃且低於普通溫度和壓力下的聚乙烯的晶體熔點的溫度下，在不存在基體材料的條件下，將一層或多層拉伸凝膠-紡絲聚乙烯纖維紡織織物在模具的中空凹模部分與陽模(也稱為凸模)之間壓製成所需形狀，其中至少位於負載表面上的層中的所述紡織織物包含至少90wt％的纖度為至多1000但尼爾(denier)的聚乙烯纖維。
令人驚訝地發現，如此製造的人工體中的聚乙烯與已知人工體中的聚乙烯相比在使用過程中所釋放的顆粒明顯減少，特別是在上述範圍內，這些顆粒可引起人體內的不期望反應。下文描述的凝膠紡絲過程(具作為纖維所具有的先前歷史)可使由本發明的方法得到的壓制紡織織物的表面產生特殊性質，這些性質與那些由粉末模製然後機加工所得的物體的表面的性質有所不同。這延長了人工體的使用壽命並在早期避免了對於患者來說昂貴且痛苦的更換操作。
本發明的方法的另一個優點是所得人工體的低蠕變，這確保互補、聯動(cooperating)的關節部件上的配合可長期保持。此外，與通過機加工得到所需形狀的已知方法相比，本發明的人工體的表面不需要進一步處理。而已知方法造成了更大的表面粗糙度，並且與本發明的方法相比更容易從表面釋放顆粒。
這裡的負載表面應被理解為人工體植入人體後在使用過程中承受機械負載的表面。
根據本發明的方法可得到緻密部件，而不必使用獨立的基體材料來將纖維彼此粘合或填充其間的空隙。存在基體材料的可能缺點是關節負載時其可能釋放出尺寸在生物上危險的範圍內的顆粒。
本發明的方法始於拉伸凝膠-紡絲聚乙烯纖維紡織織物。這樣的纖維本身是已知的，其製造方法也是已知的。製造這樣的纖維的必要步驟是將聚乙烯溶解在溶劑中，通過具有數個孔的噴絲頭對溶液紡絲以形成由該溶液組成的纖維，通過冷卻至低於溶液的溶點或纖維紡絲領域中已知的其它技術來使纖維固化，在低於(但優選接近)普通溫度和所施加拉伸張力下的纖維晶體熔點的溫度(如果纖維不再含有任何溶劑)或溶解溫度(如果纖維仍含有溶劑)下、在一個或更多個步驟中拉伸已冷卻的纖維。在拉伸之前、期間或之後去除溶劑以便最終得到至少基本上不含溶劑的纖維。在如此得到的纖維中，作為拉伸的結果，大部分的PE分子取向。已發現，這部分對纖維的有利性質起主要作用。通常，小部分的PE發生較小程度的分子取向，並且與分子取向部分相比具有較低的熔點。拉伸凝膠-紡絲聚乙烯纖維的這種獨特性質使得所述纖維特別適合應用在本發明的方法中。
如此得到的纖維(下文稱為凝膠纖維)的例子是可以商品名Dyneema和Spectra購得的UHMWPE纖維。這裡，纖維應被理解為特別是指由大量(例如2-2000)單絲組成的多絲紗線。
使用的纖維是紡織織物形式，這裡還包括編織物。這裡的編織物應被理解為通過各種形式的纏結、特定粘結方法形成的片形纖維結構，其中的纖維是已經得到的。在紡織織物中，每根纖維交替地在一根或更多根交叉纖維的上方和下方穿過，從而以規則圖案在表面上顯露和從表面上消失。纖維在一交叉纖維上方穿過的兩個連續位置之間在表面上顯露的纖維部分的長度被稱為暴露纖維長度。
已發現，紡織織物中纖維或紗線的表面上的暴露纖維長度對製造的人工體的耐磨性質具有顯著影響。此暴露纖維長度取決於紗線纖度和紡織織物中纖維彼此交叉的方式。例如，在1×1型紡織織物中，在兩個相交方向上，每根纖維交替地在交叉方向上的彼此連續相鄰布置的纖維上方和下方穿過。在1×2型紡織織物中，在一個方向上的每根纖維交替地在交叉方向上的兩根相鄰的纖維上方和下方穿過。在2×2型紡織織物中，在兩個方向上，每根纖維交替地在交叉方向上的兩根相鄰的纖維上方和下方穿過。現已發現，在本發明的方法中，i×j型紡織織物(其中i和j≤3)可得到具有良好耐磨性的人工體。當i和j≤2時，可得到十分優異的結果；當i或j中之一至多為2而另一個等於1時，可得到最佳結果。所謂的平織(其中i和j均為1)是最優選的。
除了纖維的紡織方式，纖維的密度也對紡織織物表面上纖維的暴露纖維長度有影響。優選纖維密度高，其中紗線纖度是限制因素。當在i×j型紡織織物中使用纖度為t但尼爾的纖維時，纖維密度n(即，表面上每cm的纖維數量)優選為至少 更優選至少 最優選至少 相應的纖度為t但尼爾的纖維的i×j型紡織織物的表面上的暴露纖維長度m優選為至多 更優選至多 最優選至多 其中max(i，j)是i和j中的較大者。
所述值適用於在壓制之前的紡織織物。如果使用多層紡織織物，則將所述值至少應用於位於人工體負載表面的紡織織物。對於編織物，採用類似的考慮。對於不在負載表面上的紡織織物層，纖維密度值可以較低。此外，已發現，當纖維由單絲纖度為0.5-10但尼爾(dpf)且優選1-5dpf的單絲組成時，由於關節運動產生的在0.5至10μm的範圍內的研磨顆粒的量較小。考慮到相同的有利效果，優選纖維本身(其由若干單絲組成)的纖維纖度為至少10但尼爾，優選至少20但尼爾，更優選至少40但尼爾，至多1000但尼爾，優選至多900但尼爾，更優選至多750但尼爾，或甚至500但尼爾。
此外，已發現，當在壓制之前在張力下對紡織織物進行熱處理時，纖維密度可增大，因而暴露纖維長度可減小。施加的張力必須足以允許一定的收縮，但在這裡應當小心防止紡織織物折皺或起泡。合適的溫度為120-145℃，但是必須低於普通溫度和張力下的聚乙烯晶體熔點。通常，保持溫度和張力1-30分鐘就足以完成相當大的紡織織物密度增加。優選地，熱處理後的纖維密度為至少 或甚至至少 紡織織物可由單層組成，即單層紡織織物；但紡織織物優選由彼此層疊的幾個層組成，即多層織物。紡織織物也可以是三維(3D)紡織或編織結構。其優點是紡織織物不具有可能需要進一步處理的纖維末端。單層紡織織物和多層紡織織物的組合也可用於多層紡織織物。還可使用紡織織物和編織物的組合。優選用細絲線但優選不引入暴露纖維長度比表面上的紡織織物更大的絲線來縫製多層或3D結構。對至少90％、優選至少98％至甚至100％的位於負載表面上的紡織織物或編織物應用前面規定的纖維密度n和相應的暴露纖維長度值m。不直接位於人工體的負載表面上的紡織織物可具有更低的n或更高的m值。
紡織織物被壓製成所需形狀。此形狀由被人工體替代的關節部件決定。朝向互補關節部件的表面(例如髖關節窩的表面)應具有與聯動互補關節部件相對應的形狀，在髖關節窩的情況下，應為附接至股骨的髖關節球。人工體的相對表面朝向機體並且被布置以使其可與其相連。為此，在中空凹模部分中可提供適於附接至機體的金屬或塑料結構。然後在壓制過程中，可直接通過壓制的影響或利用粘合劑來將紡織織物與機體粘合。該情況下的本發明的方法直接提供了例如以機械方式或利用本身已知的骨骼結合劑或樹脂可固定在機體內的人工體。在另一種實施方式中，中空凹模部分內部無襯裡，本發明的方法僅提供UHMWPE層，該層將被附接至適合與機體附接的結構。將人工體與機體附接的技術本身是已知的，不構成本發明的一部分。
使用相應的凸模和中空凹模部分在模具中將紡織織物壓製成所需形狀。壓制時與紡織織物接觸的凸模表面具有關節中聯動互補部件表面的所需形狀。中空凹模部分的內表面優選與凸模形狀，人工體的所需形狀相匹配，使(由於壓制紡織織物)所得的層具有所需的厚度分布和所需的形狀。所需的層厚度可在整個表面上相等，但也可優選某些位置的厚度大於其它位置的厚度，這與將來相應關節工作過程中的負載有關。可通過局部施加更多或更厚的層來提供厚度變化。如果使用三維紡織織物，則可在紡織過程中已提供了所需的厚度變化。可採用局部厚度變化以使機械性能適應局部區域的機械負載。局部較大的厚度導致局部區域的抗彎剛度和強度更大。這可以將負載更好地傳遞至金屬支撐結構或甚至直接傳遞至骨骼。
壓制在高溫和高壓下發生。在施加的壓力下發生壓制的溫度應當在紡織織物只有一部分UHMWPE在該壓力下熔化或可流動的範圍內。此部分的大小一方面取決於足夠的材料在壓制後熔化或變成液體以獲得所需的密度的要求，另一方面取決於足夠的材料保持在取向狀態以有效地保持原始纖維的性質的要求。對於高度拉伸的UHMWPE纖維，此溫度通常為135-165℃。隨著溫度升高，也需要選擇更高的壓力，從而防止纖維完全熔化。在指定範圍的低端的溫度下，也需要很高的壓力以及更長的加壓時間以完成足夠的壓實。根據上述教導，本領域的技術人員通過常規實驗可確定合適的加壓溫度、加壓壓力和加壓時間的組合以完成足夠的壓實。也可以在不同的壓力和溫度下在多個步驟中對人工體進行壓制。
在所施加的加壓壓力的影響下，UHMWPE的流動或熔化部分確保紡織織物中的空隙被填充以及形成相應於凸模的(優選光滑的)表面。選擇凸模和中空凹模部分的表面，以使人工體上形成的表面具有所需的表面特徵並通常儘可能的光滑。
應保持溫度足夠低以使纖維中通過拉伸而分子取向的部分UHMWPE在至少相當程度上保持此取向，從而保持有利的耐磨性質。優選地，人工體中壓制的紡織織物的初始彎曲模量(根據ASTM D790M對長厚比為至少32的織物樣品進行測量)至少為起始材料中的纖維的彎曲模量的20％。為了獲得所述比例，如果需要，可以剝離織物中遠離表面的層。將紡織織物壓製成所需形狀的壓力應當至少足夠大以使紡織織物變成壓實的一致部件，這意味著UHMWPE的熔化部分完全或幾乎完全填滿紡織織物中的空隙。紡織織物上或紡織織物中可存在例如藥物作用或具有反射X射線作用或可用於常規掃描技術的物質。然而，這些物質在壓制織物組件方面不起作用。這樣的添加劑應當足以耐受加壓溫度，以使其仍能夠在製成的人工體中發揮所需功能。存在於壓實紡織織物中的空隙量的度量是壓實紡織織物的密度。該密度優選至少為製造纖維的UHMWPE的密度的90％，優選至少95％，甚至98％或99％。因此，壓力為至少0.05MPa。壓力可高達100MPa甚至200MPa，這時隨著加壓壓力增大，加壓時間可縮短。通常，壓力越高則結果越好，所以施加的壓力優選為至少0.5、1、5、10、25或甚至至少50MPa。基本上，可施加的加壓壓力僅受可用設備的限制。實際上，纖維材料可耐受任何實際可達到的壓力。可對纖維材料施加高達例如100MPa、或200MPa或甚至更高的壓力。而且，在高壓下，可用較低的加壓溫度來獲得所需密度。另一方面，在高壓下，失去分子取向的溫度也較高。高壓和高溫的組合使所需的加壓時間縮短。通常，保持較低的總溫度負荷(其通過溫度水平和施加溫度的時間來確定)有利於儘可能地防止聚乙烯降解以及拉伸獲得的性質的劣化。
應當保持高壓和高溫足夠長時間以獲得所需的壓實，即，用非取向的或低分子取向的熔化或流動材料來填充纖維間的空隙。通過在每種情況下確定得到的壓實紡織織物的密度及其模量，可通過簡單的實驗來建立所需的壓力、溫度和時間組合。如果需要，可用不同的壓力和溫度組合連續地進行壓實。
US 5628946中公開了一種可用於本發明的方法的壓制紡織織物步驟的合適的壓制纖維結構的方法。該文獻描述了如何對各種的纖維結構進行壓實以得到具有良好機械性能的物體，其中纖維結構是例如單軸排列或加捻的纖維束、氈中的短纖維、織物束和平行纖維束的交叉層，所有這些可由各種各樣的聚合物組成。但是，該文獻中完全沒有提及以下技術構思可通過對凝膠-紡絲UHMWPE纖維的紡織織物進行特定的壓制來製造人工體，並且從中釋放的具有對人體有害的尺寸的顆粒很少。
US 6482343中公開了另一種可用於本發明的方法的壓制紡織織物步驟的合適的壓制纖維結構的方法。該文獻描述了如何對不同物理形式的聚合物進行壓實以得到具有良好機械性能的物體，其中不同物理形式的聚合物例如是粉末、微粒、帶、纖維、盤、環等，其可由各種各樣的聚合物組成。然而，該文獻中完全沒有提及以下技術構思可通過對凝膠-紡絲UHMWPE纖維的紡織織物進行特定的壓制來製造人工體，並且從中釋放的具有對人體有害的尺寸的顆粒很少。
已知的用於在模具中將織物壓成所需形狀的合適方法的缺點是，在將平坦織物壓成三維形狀的過程中可在表面上產生折皺。特別地，如果使用緻密紡織織物(優選用於本發明的方法的)，則在變形較小的情況下即已產生折皺。人工關節中存在折皺是非常不期望的，由於聯動關節部件相對彼此滑動，長期使用後折皺可以剝落並且在這些部件之間可以部分地或甚至完全地自由移動。這樣的移動會引起嚴重的磨損並且甚至可能阻塞關節。因此應避免折皺。
因此，本發明的方法的另一個目的是提供一種由紡織織物來製造具有無折皺的負載表面的人工關節(特別是在一個或更多個方向上彎曲的人工關節)的方法，其中所述紡織織物具有高密度，特別地，紡織織物的纖維密度為至少 或甚至至少 或至少 或以另一種方式表示，表面上的纖維的暴露纖維長度為至多 或至多 或甚至至多 己發現，當本方法包括如下步驟時，則可完全或幾乎完全地避免表面上的折皺在比發生壓制的溫度低0-5℃的溫度下拉伸紡織織物；在凸模的壓力下使達到所需溫度的紡織織物與中空凹模部分接觸1-30分鐘；在120-165℃且低於普通溫度和壓力下的聚乙烯晶體熔點的溫度下，在至少0.05MPa的壓力下，壓制紡織織物2-30分鐘。
在本方法中發現，在高溫下在為了使紡織織物與中空凹模部分接觸而施加的張力的作用下，一部分紡織織物被拉長，該拉長防止了折皺。
對此的可能解釋是，在所採用的條件下，發生了進一步拉伸，而保持或甚至提高了PE纖維特別是凝膠一紡絲UHMWPE纖維的其它性質，因而在本方法中優選使用。
此優選方法是有利的，特別是用於製造包含較小曲率半徑的形狀的人工體(例如髖關節窩)時，但也可有利地用於具有較小程度彎曲或弓形表面的人工體。
在本方法的一種實施方式中，使用織物組件(package)，其尺寸大於製造人工體所需的尺寸。當將此組件定位於凹模開口中或凹模開口上時，其一部分會伸出在開口外側。例如通過將此伸出部分壓在凹模的外表而上來將其固定。該壓力應當足夠高以使當凸模在中空凹模中將紡織織物壓製成型時，固定的紡織織物不可以或僅在可忽略的程度上可以滑移。
在一種實施方式中，將紡織織物或織物組件置於凹模開口上，同時將凹模預熱至比發生最終的壓實的溫度低0-5℃但足夠高以使織物組件在下述步驟中可充分模製的溫度，其中在下述步驟中，具有所需形狀的紡織織物與中空凹模和凸模完全接觸。為了達到此效果，將環形元件壓在伸出凹模開口外部且固定在凹模體上的紡織織物部分上。環形元件優選也被預熱至上述對凹模指定的溫度範圍。接觸力足夠高從而引起足夠的摩擦以使紡織織物纖維在後續工藝步驟中在環形元件下不滑移或幾乎不滑移。接著，使也被預熱至所述溫度範圍內的凸模與紡織織物接觸以使其達到所需溫度。為了獲得良好的接觸，壓下凸模直到纖維被輕微拉伸。施加的張力足夠高以防止織物纖維中的增強鏈在凸模溫度下鬆弛。得到的伸長量應當小於普通條件下的斷裂伸長量，從而防止纖維斷裂。保持此條件直到織物組件已至少基本上達到凸模溫度，該溫度足夠高以使纖維組件在後續成形步驟中可充分模製。可通過以除與凸模接觸外的其它方式(例如使用熱空氣)對紡織織物進行額外加熱來加速加熱過程。然而，應當保持織物組件的表面溫度低於上述與鬆弛相關的溫度，並且不再發生熔化。在該下一個步驟中，凸模進一步向下移動，移動速度使得其間具有紡織織物的凸模和凹模在1或2至30分鐘後完全接觸。可通過簡單的實驗來確定合適的時間，該時間取決於例如纖維中聚乙烯的分子量和凹模和凸模的溫度。此步驟中的纖維拉伸速率優選為0.0009-0.025sec-1，更優選0.001-0.02sec-1。在此階段中，也應當儘量避免纖維斷裂。此時間內，蠕變和進一步拉伸導致纖維在張力下被拉長，得到了無折皺形狀。在實現完全接觸之後，紡織織物在其全部表面上與凸模和凹模接觸，壓力被升至所需的加壓壓力。在一種簡單的實施方式中，如果壓制進行了足夠長的時間，則在此加壓壓力下已可實現壓實。優選地，當已達到加壓壓力時，中空凹模部分和凸模的溫度被升至所需的最大加壓溫度。隨著壓力升高，可選擇更高的最大溫度，而不會由於熔化造成纖維的取向損失到不可接受的程度。如上所述，將這些溫度和壓力保持所需的時間。通常，2-30分鐘就足夠了。接著，將整個裝置(中空凹模部分、凸模和紡織織物)冷卻至遠低於(例如低20-100℃)纖維熔點的溫度，然後收回凸模。保持壓力直到達到足夠低的溫度。最後，從中空凹模部分中取出紡織織物並將其冷卻至室溫。成形產品是無折皺的。密度基本上為纖維材料的密度，通常超過纖維材料密度的98％或99％甚至高達100％。需要時，通過去除伸出部分來修整所形成的人工體的邊緣。
用類似的方法但紡織織物不固定且公認不通過蠕變來拉伸纖維來製造的產品的密度也幾乎等於纖維的密度，但是在沿表面的多個位置上出現了折皺。這些折皺從產品側面的頂部邊緣一直延伸至距產品的最深部分約25％的位置。
當紡織織物被壓制時，纖維的剖面(絲束)通常會被壓平，特別是對於表面上的纖維。這裡的纖維的剖面通過纖維在垂直於纖維軸向且平行於表面或沿其彎曲表面的方向上的尺寸與纖維在垂直於表面的方向上的尺寸的比值來描述。在較鬆散的紡織織物中，壓制後所述尺寸的比值通常大於20。在由具有高密度和相應小的如上定義的表面暴露纖維長度的紡織織物(這在非本發明的方法中會引起折皺)採用本發明的方法所形成的部件中，該比值為至多15。可在低溫下用鋒利的金剛石刀切開受壓紡織織物之後，用顯微鏡來確定這些尺寸。應當注意，對剩下的物質而不是切掉的片段測量這些尺寸。在很多情況下，可在源自原始織物結構的圖案中直接觀測表面上的尺寸。為此目的，可使用光學或電子顯微鏡(例如SEM)。
由在負載表面上的暴露纖維長度小的緻密紡織織物製成的無折皺人工體(其本身是彎曲的)是未知的，因此本發明還涉及具有無折皺負載表面的人工關節，所述人工關節由一層或更多層彼此壓制在一起的拉伸凝膠-紡絲聚乙烯纖維的紡織織物形成，其中負載表面上的壓制的纖維在垂直於其軸向的且沿該表面測量的尺寸與垂直於該表面的相應尺寸的平均比值為至多15。
優選地，所述比值為至多9，或甚至至多7.5。人工體的密度優選為纖維材料密度的至少98％或99％到甚至基本100％。出乎意料的是，壓成如此高密度的人工體可通過具有如此低的所述尺寸的比值的壓制纖維來製造。除了無折皺之外，這些人工體還呈現出高耐磨性和十分優異的機械性能。
優選地，聚乙烯是UHMWPE。人工體優選由一層或更多層彼此壓在一起的織物層組成。其它優選情況與上文對本方法的說明中所陳述的一致。
本發明的方法可用於製造人工關節或其部分的負載表面，例如髖關節窩、肩關節窩、脛骨盤、膝關節的股骨部分、膝蓋以及指、腕、趾和頜關節的聯動互補部分。
基於以下附圖來說明所述的優選方法。
圖1(a)至圖1(e)逐步示出了本方法。
圖1(a)示出了具有頂邊3的窩形凹模。頂邊3上放置由多個織物層組成的組件5。利用環形壓力元件7將組件5緊壓在頂邊3上。凸模9遠離組件5。部件1、3和9被加熱至135℃。
在圖1(b)中，凸模9與組件5接觸並將其下壓一小段距離，從而在組件中產生張力。保持裝置處於此條件，直到織物組件大致達到凸模的溫度。
圖1(c)示出了凸模9進一步下壓，同時將織物組件5進一步下壓直至其夾在凸模9與中空凹模部分1之間，見圖1(d)。然後以15MPa的壓力壓住凸模並保持12分鐘。最後，在保持所施加的壓力的同時將包括中空凹模部分、凸模、壓力元件和紡織織物的裝置冷卻至80℃，然後移開凸模。
圖1(e)示出了最終狀態，其中在中空凹模部分與凸模之間形成產品11被取出，以進行進一步的修整步驟。
權利要求
1.製造具有至少一個至少部分地由聚乙烯組成的負載表面的人工關節的方法，所述方法包括在至少0.05MPa的壓力以及120-165℃且低於普通溫度和壓力下的所述聚乙烯的晶體熔點的溫度下，在不存在基體材料的條件下，將一層或更多層拉伸凝膠-紡絲聚乙烯纖維紡織織物在模具的中空凹模部分與凸模之間壓製成所需形狀，其中至少位於負載表面上的層中的所述紡織織物包含至少90wt％的纖度為至多1000但尼爾的聚乙烯纖維。
2.如權利要求1的方法，其中負載表面上的層中的所述紡織織物是i×j型紡織織物，其中纖維的纖度為t但尼爾，所述表面上的暴露纖維長度為至多
3.如權利要求2的方法，其中所述表面上的暴露纖維長度為至多
4.如權利要求3的方法，其中在壓制之前，所述紡織織物被保持在120-145℃的溫度下1-30分鐘並使其受張力作用。
5.如權利要求1-4中任何一項的方法，其中所述聚乙烯在135溫度下在萘烷中測量的特性粘度為4-40dl/g。
6.如權利要求1-5中任何一項的方法，其中至少位於負載表面上的層中的所述紡織織物包含至少90wt％的由單絲纖度至多10但尼爾的單絲組成的纖維。
7.如權利要求1-6中任何一項的方法，其中至少位於負載表面上的層中的所述紡織織物是1×1型平織織物。
8.如權利要求1-6中任何一項的方法，其中所述紡織織物是多層紡織織物。
9.如權利要求1-6中任何一項的方法，其中所述紡織織物是三維紡織織物。
10.如權利要求1-9中任何一項的方法，包括使張力作用下的所述紡織織物達到比發生壓制的溫度低0-5℃的溫度；在所述凸模的壓力下使達到所需溫度的所述紡織織物與所述中空凹模部分接觸1-30分鐘；在至少0.05MPa的壓力下，壓制所述紡織織物2-30分鐘。
11.如權利要求10的方法，其中至少位於負載表面上的所述層中的所述紡織織物的在所述表面上的暴露纖維長度為至多
12.如權利要求10或11的方法，其中所述人工關節是髖關節窩。
13.具有無折皺負載表面的人工關節，所述人工關節由一層或更多層彼此壓制在一起的拉伸凝膠-紡絲聚乙烯纖維的紡織織物形成，其中所述表面上的壓制的纖維在垂直於其軸向的且沿所述表面測量的尺寸與垂直於所述表面的相應尺寸的平均比值為至多15。
14.如權利要求13的人工關節，其中所述比值為至多9。
15.如權利要求14的人工關節，其中所述比值為至多9。
16.如權利要求13-15中任何一項的人工關節，其中所述聚乙烯的在135℃下在萘烷中測量的特性粘度為4-40dl/g。
全文摘要
本發明涉及製造具有至少一個至少部分地由聚乙烯組成的負載表面的人工關節的方法，所述方法包括在至少0.05MPa的壓力以及120－165℃且低於普通溫度和壓力下的聚乙烯的晶體熔點的溫度下，在不存在基體材料的條件下，將一個或更多個拉伸凝膠－紡絲聚乙烯纖維織物層在使用凸模的凹模中壓製成所需形狀，其中至少位於負載表面上的層中的所述織物包含至少90wt％的纖度為至多1000但尼爾的纖維，本發明還涉及具有無折皺表面的人工關節。
文檔編號C08L23/06GK1910026SQ200580002084
公開日2007年2月7日 申請日期2005年1月7日 優先權日2004年1月7日
發明者魯洛夫·馬裡薩恩, 萊昂·史密特, 卡裡娜·薩哈·斯傑德爾 申請人:帝斯曼智慧財產權資產管理有限公司